Prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 1 Spontaneità delle reazioni chimiche ovvero ΔG = ΔH - T...

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    01-May-2015
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 1 Spontaneit delle reazioni chimiche ovvero G = H - T S
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 2 E spontanea: la diffusione di un soluto da una zona a concentrazione maggiore a una a concentrazione minore
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 3 E spontanea: la discesa di una pallina da una rampa
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 4 E spontaneo: larrugginimento del ferro
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 5 E spontanea: lespansione di un gas fino a riempire tutto il contenitore. Il mescolamento di due gas
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 6 E spontanea: la fusione del ghiaccio al di sopra di 0C ma La solidificazione dellacqua al di sotto di 0C.
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 7 Per concludere diremmo che un processo spontaneo : se accade naturalmente ovvero avviene senza interventi esterni Inoltre un processo spontaneo : Non si inverte naturalmente ovvero non lo nel senso opposto
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 8 Quindi: possiamo far ritornare su la palla ma...
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 9 Oppure separare il ferro dalla ruggine ma...
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 10 Oppure separare le molecole di due gas, ma... come in tutti i casi visti, per invertire un processo spontaneo, si deve fare lavoro sul sistema. Ma che cosa che rende spontaneo un processo?
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 11 La liberazione di calore da parte del processo potrebbe sembrare un criterio visto che spesso le reazioni esotermiche sono spontanee...ma anche lacqua, nel divenire ghiaccio libera calore. La solidificazione avviene per spontaneamente solo se si al di sotto di 0C!
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 12 Inoltre ci sono reazioni che avvengono spontaneamente con assorbimento di calore come dimostrano le buste di ghiaccio istantaneo, o pi semplicemente quando mescoliamo un po di zucchero in acqua.
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 13 Non il verso del passaggio di calore quello che pu determinare la spontaneit di un processo. Un processo spontaneo comporta invece una diversa distribuzione dellenergia che potremmo chiamare pi disordinata
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 14 Saltando, una palla trasferisce energia termica alle molecole del suolo. A poco a poco, tutta lenergia potenziale della palla si trasforma in calore. Grazie a Dario Bressanini uninsubria.it
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 15 Lenergia ordinata delle molecole della palla viene convertita in calore, energia termica delle molecole. Lenergia termica disordinata, le molecole si muovono in modo casuale Grazie a Dario Bressanini uninsubria.it
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 16 Il disordine un criterio da prendere in considerazione per sapere se un processo avviene spontaneamente visto che: un sistema disordinato ha pi probabilit di esistere rispetto a uno ordinato.
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 17 Analogamente molto pi probabile che le molecole di un soluto diffondano omogeneamente nel solvente Le molecole di due gas si diperdano le une nelle altre
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 18 Questo perch uno solo il possibile stato ordinato mentre molti sono quelli disordinati!
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 19 Uff! Basta. Non posso fare tutti i sistemi disordinati. In realt 6 palle blu e 6 palle gialle possono disporsi in 1324 modi: 1 solo quello ordinato con sei palle sopra e sei palle sotto. Tutte le altre 1323 disposizioni sono disordinate rispetto a quella scelta. Gialle sopra 0123456 Gialle sotto 6543210 disposi zioni 136225400225361
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 20 Il numero di oggetti considerati in questo esempio in realt irrisorio rispetto a un litro di aria a c.n. in cui sono contenute 5,410 21 molecole di ossigeno e 2,1510 22 molecole di azoto!
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 21 In una reazione chimica il disordine aumenta quando: si ottengono prodotti gassosi a partire da reagenti liquidi o solidi il numero delle molecole gassose aumenta PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl 2(g)
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 22 Come esiste una funzione di stato che rappresenta il calore scambiato a pressione costante, cio l entalpia, altrettanto esiste una funzione di stato che descrive la probabilit di esistere di un sistema: l entropia
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 23 Per valutare se una reazione avviene spontaneamente dovremo tenere conto di entrambe le funzioni di stato considerate e anche della temperatura, tutte combinate nella relazione: G = H - T S che d appunto la variazione di energia libera da cui dipende la spontaneit o meno di una reazione
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 24 Analizziamo i casi possibili Se H 0 (aspetto entropico favorevole) G non pu che essere negativo. Infatti: G = H - T S negativonegativo, dato che la T sempre positiva negativo
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 25 HH -T S Indipendentemente dal valore della temperatura il termine - T S sempre negativo GG GG GG La reazione sempre spontanea kJ
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 26 Rappresentiamo graficamente landamento di G = H - T S - T S HH kJ T GG Troppo noioso! G sempre negativo
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 27 Se H
  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 31 Riassumendo Se H
  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 33 Se H >0 (aspetto entalpico sfavorevole) S
  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 37 Se H >0 (aspetto entalpico sfavorevole) S >0 (aspetto entropico favorevole) G ha un segno che dipende dai valori reciproci. Il fattore che decide tutto la temperatura che moltiplica il fattore entropico.
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 38 HH -T S GG GG A temperature basse il termine -T S piccolo in valore assoluto e non supera il H: la reazione NON SPONTANEA kJ HH A temperature alte il termine -T S grande in valore assoluto e supera il H: la reazione SPONTANEA
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 39 Rappresentiamo graficamente landamento di G = H - T S - T S HH kJ T GG A questa temperatura il segno di G si inverte. Per essa G=0 e quindi H = T S ovvero T = H/S Uhm, avvincente! Bisogna pensarci!
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 40 E un caso molto comune che si verifica per tutte le reazioni endotermiche che avvengano con aumento del disordine: CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g) Bisogna riscaldare!!
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  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 41 Riassumendo Se H >0 (aspetto entalpico sfavorevole) S >0 (aspetto entropico favorevole) G > 0 per T
  • prof. F.Tottola IPSIA E.Fermi Verona 42 Variazione entalpia Variazione entropia Variazione energia liberaSpontaneit reazione H 0G0S0 H H/S G0 G>0 per T